^(12)C^(6+)离子辐射对细胞存活增殖及模拟失重和辐射对家蚕卵发育的影响

目的:观察重离子辐射后人骨肉瘤细胞MG-63、人胚胎皮肤成纤维细胞ESF-1和人胚胎肝正常细胞HEL-1的生存和增殖情况,及重离子辐射和模拟失重环境处理后家蚕卵的孵化和发育情况,初步探讨重离子辐射对细胞及复合环境对家蚕卵的一些生物学效应.方法:利用超导磁体模拟失重环境,利用重离子加速器产生12C6+离子,用不同剂量辐射细胞和家蚕卵,检测在重离子辐射后细胞的存活和克隆形成能力及复合条件下家蚕卵的发育情况.结果:HEL-1细胞在0.1Gy时存活率已经开始降低,且随辐射剂量的增大这种影响也增加,到1.5Gy时存活率降低50%.ESF-1细胞在1.5Gy时存活率下降约20%,但辐射对骨肉瘤MG-63细胞的存活率影响不大.HEL-1和ESF-1细胞受到0.1Gy的辐射后克隆形成能力就明显降低90.2%和79.1%,而MG-63细胞一直保持较高的克隆形成率,直到1.5Gy时迅速降低75%.家蚕的出蚁率随辐射剂量的增大而降低,到30Gy时出蚁率降到2.22%.当辐射剂量为0～10Gy时,家蚕卵在两种不同重力条件下的孵化率没有明显差异.但当辐射剂量增加到15,20和30Gy时,失重环境明显促进了家蚕卵的孵化.另外,失重环境下家蚕卵的孵化时间比正常条件下缩短约3d左右.同时,高剂量的辐射处理会延迟家蚕幼虫的生长.结论:重离子辐射降低了细胞的存活和增殖能力,同时影响了家蚕从受精卵到幼虫的发育,降低了出蚁率.失重环境可以缩短家蚕卵的孵化时间.

深空辐射生物学效应研究进展

对深空领域进行探测将成为世界范围航天技术发展的重要方向之一。研究深空辐射生物学效应,可以为航天员生命健康保障提供理论指导。本文综述了近年来这方面的一些进展,在细胞和模式动物方面的研究表明,深空或地基模拟的辐射环境能造成DNA双链的断裂和染色体畸变的增加,导致基因组的不稳定性,从而影响了很多生理功能。

模拟失重对人成骨样细胞凋亡的影响

为了探讨失重对人成骨样细胞凋亡情况的影响及对相关分子的作用,采用双向多样本回转器模拟失重效应,将培养的人成骨样细胞MG-63随机分为静止对照组、水平旋转对照组和失重实验组(用回转器模拟失重条件),在实验的12h取细胞用流式细胞仪检测早期凋亡情况,同时检测bcl-2、NF-κB(p65)mRNA和P53的表达。结果显示,在模拟失重12h时,MG-63细胞表现出一定的早期凋亡趋势,且bcl-2、NF-κB(p65)的表达明显降低,P53表达增加,提示失重可能通过影响这几种凋亡相关因子的表达,启动成骨细胞凋亡,从而破坏骨形成和骨吸收之间的平衡。成骨细胞凋亡的启动可能是航天员骨丢失的原因之一。

流体剪切力对骨组织细胞作用的研究进展

骨组织细胞包括成骨细胞、破骨细胞、骨细胞和骨衬细胞。在体内生理条件下,流体剪切力可能是这些细胞受到的最主要的力学刺激。近年来对流体剪切力影响骨组织细胞的研究取得了较大的进展,相关研究主要集中在流体剪切力引起骨组织细胞的细胞内信号分子、细胞内钙信号、细胞间隙连接和细胞骨架系统改变这几个方面,同时,流体剪切力会引起骨组织细胞间的相互作用的改变。本文就这些方面的重要研究内容做简要综述。

模拟失重骨细胞条件培养基对成骨细胞活性的影响

目的探讨三维随机回转模拟失重培养后的骨细胞条件培养基(RCM)对成骨细胞活性的调节作用。方法采用三维随机回转模拟失重培养小鼠骨细胞系MLO-Y448h后,收集回转条件培养基(RCM)和未回转对照组的条件培养基(CCM),用四甲基偶氮唑盐比色(MTT)法、对硝基苯磷酸(pNPP)法和流式细胞术(FCM)检测RCM对小鼠成骨样细胞系MC3T3-E1增殖、周期及细胞分泌碱性磷酸酶(ALP)活性的影响。结果三维随机回转48h后的MLO-Y4RCM可促进MC3T3-E1增殖,用100%的MLO-Y4RCM和CCM培养MC3T3-E148h和72h后,RCM组比CCM组分别增加了1.21和1.27倍,差异性极显著(P<0.001);周期检测结果表明,RCM可以使MC3T3-E1越过周期阻滞点(S期);MC3T3-E1的ALP活性在RCM组和CCM组之间无差异。结论三维随机回转模拟失重培养骨细胞48h后的条件培养基促进了成骨细胞的增殖;并使成骨细胞的周期越过阻滞点,对成骨细胞的ALP活性无影响。

抗磁性物质磁悬浮方法在空间生物学与生物技术中的应用

失重是特定空间运动条件下的重要环境物理特征之一,一般以微重力环境来表示.几十年来人类利用空间失重环境进行了多学科领域的科学研究与探索.由于真实空间失重环境下科学实验机会稀少,人类为研究空间失重环境或效应,开发了多种地基的空间模拟实验技术方法.然而,对于空间生物学和空间生物技术研究而言,已有的各种模拟实验技术手段在原理上和应用上均存在一定的局限性.本文介绍了抗磁性物质在大梯度强磁场中的悬浮现象,及将其用于模拟空间失重环境的方法与原理;简述了近年来利用抗磁性物质悬浮方法进行生物大分子晶体生长、分子细胞生物学及整体生物学等方面研究与应用的进展.

家蚕胚胎期重力相关基因的抑制消减杂交分析

目的:筛选家蚕胚胎期重力相关基因。方法:对模拟失重与正常重力条件下的家蚕胚胎cDNA进行抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH),并对模拟失重过程中家蚕胚胎期表达发生变化的基因进行克隆、测序及同源性分析。结果:获得了34个与重力有关的序列标签。在模拟失重条件下有16个基因表达上调,其中15个为未知基因,1个为已知基因,其作用是维持mRNA的稳定性。在模拟失重条件下有18个基因表达下调,其中4个为未知基因,6个为蛋白合成相关基因,3个为基因组contig基因,5个为家蚕est库中功能未知基因。结论:模拟失重环境影响了家蚕胚胎发育期与mRNA稳定性和蛋白质合成相关基因的表达。

骨细胞功能研究进展

骨细胞(osteocyte)是骨组织中含量最为丰富的细胞,其寿命甚至可接近机体的寿命。骨细胞是一种活动的、具有多种功能的细胞。作为骨机械应力的直接感受器,骨细胞不仅可以将机械应力信号转化为生化信号,并且可将信号传递到骨组织其他类型细胞、调控其功能活动;此外,骨细胞还具有调整骨陷窝微环境和矿物质平衡的作用。骨细胞网络结构的完整性对于维持骨组织的正常功能至关重要。骨细胞在失重引起的骨丢失机制中也具有重要作用。

家蚕3-羟基异丁酸脱氢酶基因克隆及其在模拟失重环境中的表达模式分析

采用RT-PCR和RACE技术克隆了家蚕3-羟基异丁酸脱氢酶(hibadh)基因全长cDNA(GenBank登录号EU719652)并对其序列进行了分析,用RT-PCR方法检测了hibadh基因在家蚕5龄幼虫不同组织中的分布,最后用real-timeRT-PCR方法分析了整个胚胎期家蚕hibadh基因在模拟失重环境中的表达模式。克隆的hibadh基因cDNA全长1074bp,包含1个能编码完整Hibadh长度为969bp的开放阅读框。家蚕hibadh基因与伯霍尔德杆菌、果蝇、蜜蜂、热带爪蟾、小鼠、人类等6个物种hibadh基因推导的氨基酸序列同源性分别达到46%、43%、48%、44%、45%、45%。Hibadh蛋白为分泌蛋白,不存在糖基磷脂酰肌醇锚定位点,分子量和等电点分别为34.1kD和9.14。hibadh基因在家蚕5龄幼虫的头、丝腺、中肠、皮肤、血液、脂肪体、马氏管等组织中稳定表达。模拟失重环境中家蚕hibadh基因在胚胎发育的不同时期表达量不同,胚体突起发生期和反转期hibadh基因表达量分别上调2.3倍(P<0.05)和4.6倍(P<0.01),气管形成期hibadh基因表达量下调7.6倍(P<0.01),其余时间段hibadh基因表达量没有明显变化。整个胚胎发育期内,模拟失重组与对照组相比较hibadh基因总表达量下调2.6倍(P<0.05)。在模拟失重环境中,家蚕hibadh基因的表达模式与家蚕整体的响应模式有相似之处但不尽相同。基因对环境反应的灵敏度高于有机体整体对环境反应的灵敏度。该研究有利于进一步探讨hibadh基因的重力生物学机制。

家蚕动力蛋白轻链8基因克隆及其对重力的响应

克隆家蚕动力蛋白轻链8(dynein light chain 8,Dlc8)基因开放阅读框架并对其序列进行分析.探讨Dlc8基因在家蚕胚胎、头、丝腺、中肠、皮肤、血液、脂肪和马氏管等组织中的分布.在细胞水平,应用RT-PCR和实时定量RT-PCR方法分析大梯度强磁场(large gradient high magneticfield,LGHMF)重力模拟环境(0g、1g、2g)对家蚕Dlc8基因表达的影响.在整体水平,应用实时定量RT-PCR方法分析Dlc8基因在家蚕胚胎反转期和整个胚胎期对LGHMF模拟失重环境的响应.克隆的家蚕Dlc8基因开放阅读框架长度为270bp,编码89个氨基酸.家蚕Dlc8基因推导的氨基酸序列与拟南芥(Arabidopsis thaliana)、果蝇(Drosophila melanogaster)、线虫(Caenorhabditis elegans)、热带爪蟾(Xenopus tropicalis)、小鼠(Mus musculus)、人类(Homosapiens)等6个物种Dlc8基因的氨基酸序列同源性分别为67%、96%、91%、95%、92%、92%.信号肽分析结果显示,该蛋白质为非分泌蛋白,不存在糖基磷脂酰肌醇锚定位点.家蚕Dlc8分子质量与等电点分别为10.34ku和6.81.Dlc8基因在家蚕的胚胎、头、丝腺、中肠、皮肤、血液、脂肪、马氏管中稳定表达.在细胞水平,家蚕Dlc8基因表达对重力变化较敏感,对磁场变化不敏感.在整体水平,Dlc8基因在家蚕胚胎发育的不同时期对重力的响应不同.整个胚胎发育期Dlc8基因在模拟失重条件下表达量与对照组接近.家蚕Dlc8基因可以作为重力生物学效应研究的分子靶标.该研究为深入探讨家蚕Dlc8基因重力生物学效应机制奠定了基础.

小鼠骨样细胞MLO-Y4转染方法的研究

为了建立质粒转染小鼠骨样细胞MLO-Y4的方法,分别采用阳离子脂质体法和电转染法将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)质粒pEGFP-C1转染小鼠骨样细胞MLO-Y4,正常培养48h后检测并统计转染率和死亡率。结果显示,脂质体法转染,当质粒与脂质体比例为1∶4时,转染效率可达到(36.8±3.7)%,细胞死亡率为(18.4±1.9)%;电转染法转染,脉冲电压240 V,脉冲时间300μs,脉冲次数3次时,转染率最高,可达到(23.8±2.3)%,细胞死亡率为(14.1±1.1)%。而后MTT实验显示脂质体转染法相对于电转染法对MLO-Y4细胞的增殖有一定的抑制作用,但对后续实验研究影响不大。脂质体转染法转染小鼠骨样细胞MLO-Y4优于电转染法。

强磁重力环境对人成骨细胞发动蛋白-2表达和定位的影响

研究强磁重力环境对人成骨细胞MG-63中发动蛋白-2表达和分布的影响。采用大梯度超导磁体模拟空间重力环境,该超导磁体可以提供3种不同的强磁重力环境(high magnetic gravitational environment,HMGE),即0g(12T),1g(16T)和2g(12T)。将MG-63细胞分别在0g(12T)、1g(16T)、2g(12T)及对照环境(1g,地磁)中培养24h后,采用Real Time PCR、Western印迹以及激光扫描共聚焦显微术等方法检测HMGE对发动蛋白-2的表达及定位的影响。结果显示,与对照组相比,0g(12T)、1g(16T)、2g(12T)环境处理组MG-63细胞中发动蛋白-2在mRNA上的表达量分别上调6.43、15.57、1.29倍;在蛋白质水平上,0g(12T)、1g(16T)环境处理组细胞发动蛋白-2分别上调89%和7%,而2g(12T)环境处理组则下调41%;在对照组中发动蛋白-2弥散分布于细胞质中,而0g(12T)处理组发动蛋白-2则有从细胞边缘向核周集中的趋势。上述结果说明强磁重力环境影响了发动蛋白-2在MG-63细胞中的表达和定位。

骨细胞微环境仿生模拟技术

骨细胞是生长于骨组织中的重要功能性细胞,承载着力学感知、骨重建平衡、机体矿物质代谢和内稳态调节等多种重要功能.骨陷窝-骨小管网络系统为骨细胞生长和功能发挥提供了稳定的结构微环境,骨基质的主要成分Ⅰ型胶原蛋白和羟基磷灰石是骨细胞黏附、细胞与细胞以及细胞与细胞外基质相互作用的生化微环境基础.而骨细胞多种生理功能的发挥离不开其对周围力学微环境变化的感知与响应.此外,骨细胞对周围环境非常敏感,微环境结构、生化组成和力学刺激的变化会对骨细胞结构和功能产生较大影响.因此,在微环境基础上研究骨细胞的结构和功能,是阐明骨细胞力学感知机制、发现骨细胞新的生物学功能的前提.然而,骨陷窝-骨小管网络系统复杂的结构和坚硬的质地,给在体研究带来了很大的困难.体外构建骨细胞仿生微环境成为骨细胞结构功能研究的必经之路.本文系统介绍了骨细胞的结构、生化和力学微环境,回顾了体外骨细胞微环境仿生模拟技术的最新进展,旨在为骨基础生物学、组织工程和再生医学的发展提供参考.

水分胁迫对春小麦苗期叶肉细胞和气孔数的影响

利用显微摄像系统与离析法对甘肃陇中 6个品种春小麦不同水分状况下苗期的叶肉细胞和叶片气孔数目进行观测 ,发现不同环数叶肉细胞占总叶肉细胞的百分比在不同水分胁迫下和不同品种间均未表现出显著差异。随胁迫强度的增大 ,各品种不同叶肉细胞的宽度和高度都由分散分布向某一值集中 ,且在同一水分状况下 ,不同环数叶肉细胞随品种的变化趋势几乎一致。叶片上、下表皮 (即为近、远轴叶表皮 ,下同 )气孔数在不同水分胁迫下的变化不同 ,但基本上都在 - 1 .1 MPa胁迫时达到最大。同一品种春小麦的上表皮单位面积气孔数在不同水分胁迫下差异达到极显著 ,不同品种在同一水分状况下其差异也达到显著。

“定制”理念在研究生课程教学中的探索

研究生课程教学的重要性毋庸置疑,但在高校中的确存在"重科研、轻教学"的现象。"定制"理念以教学服务科研为导向,体现"学为主体"的思路,有利于提升课程教育效果,强化研究生的实践能力,促进科教结合。本文就"定制式"研究生课程教学的若干问题进行了探讨。

失重环境下的细胞外基质

细胞外基质是机体细胞生命代谢活动的产物,同时又构成和提供了机体组织细胞生存与功能活动的直接微环境。细胞外基质中的一些蛋白质还可通过与其受体整合素的结合参与细胞力学信号转导。失重环境通过干扰细胞外基质与整合素的相互作用,可影响整合素下游的信号通路,最终导致细胞结构、功能及细胞命运的改变。此外,细胞外基质自身结构及其组成蛋白的表达等也受到失重环境影响。由于其本身复杂的功能和在失重条件下的适应性变化,细胞外基质蛋白作为揭示人在空间所面临生理病理变化机制的潜在目标分子,在空间生物学研究领域备受关注。

新工科背景下细胞生物学课程全英文教学的探索和思考

“新工科”开启了新型复合人才培养的新时代,在此背景下培养出的合格人才应具备良好的专业素养和国际化视野。全英文授课是实现该目标的重要方式之一。西北工业大学生物技术专业国际班开展了《细胞生物学》课程的全英文授课,本课程的目的是为生物技术人才打下专业核心知识的坚实基础,并为培养“厚基础、宽口径”的高素质复合人才提供支持。《细胞生物学》课程内容的建设在经典专业知识的基础上,紧密结合细胞生物学领域的最新国际进展;课堂教学方式采用包括小组讨论、翻转课堂、科研文献研读和多元化考核模式在内的多种混合方式进行;同时参考生命科学领域最新权威教材和网络资源,拓展学生国际化视野,为培养新工科背景下具有国际化视野的生命科学复合人才进行积极探索。

胶原纤维在骨骼多尺度响应力学环境增龄性变化中的作用

目的胶原蛋白形成的纤维网状结构是骨矿物质沉积的基本骨架,其对骨力学性能至关重要。骨骼的力学行为和对力学刺激的响应随增龄过程发生改变。然而,增龄如何影响矿化骨胶原纤维尚不清楚。在多尺度研究胶原纤维在增龄导致骨骼力学行为和对力学环境响应改变中的作用。方法采集幼龄(2月)、成年(8月)及老龄(18月)小鼠对照组。

“多肽在药物与营养中的应用”课程教学

文章首先阐述了'多肽在药物与营养中的应用'课程的开设目的,然后概述了'多肽在药物与营养中的应用'课程,最后从教学方式层面的探索、考核模式层面的探索两个方面探讨了'多肽在药物与营养中的应用'课程教学。

细胞生物学教学考核模式改革探索

作为生命科学的一门主干和基础课程,细胞生物学的教学效果对生命科学方向学生以后的学习和科研有着很重要的作用。但目前的教学模式存在以“教”为主、学生积极性不高的问题。将理论和实验教学相联系,进行教学模式和考核方式的改革,将有助于提高学生的学习兴趣和主动学习的能力,提高教学质量。